2.1.Титрование слабой кислоты сильным основанием на примере титрования 0,2 м раствора муравьиной кислоты 0,2 м раствором NaOh

В основе метода кислотно–основного титрования лежит протолитическая реакция:

SH₂⁺↔2SH

В частности, в водных растворах

H₃O⁺+OH^-↔2H₂O

В начале титрования в растворе находится только слабая кислота (другими источниками ионов водорода можно пренебречь). В растворе кислоты при степени её диссоциации менее 5%, то кислота диссоциирует незначительно, протолитическое равновесие смещено влево и можно считать, что равновесная концентрация недиссоциированной кислоты равна общей концентрации кислоты [HA]=C(HA). Когда при диссоциации кислоты количество ионов H⁺ получается достаточно для подавления автопротолиза H₂O, то исходя из уравнения HAH⁺+A^- можно считать, что [H⁺]=[A^-]. С учётом этого:

, где k_a(HA)-константа кислотности.

Отсюда [H⁺]=

,

где pk_a(HA)=-lg k_a(HA).

Для данного случая имеем:

До ТЭ при титрировании получается сопряжённое основание, и раствор представляет собой буферную смесь, поэтому pH вычисляют по формуле [H⁺]=k_a[HA]/[A^-].

В водном растворе, содержащем кислотно-основную пару устанавливаются равновесия:

CCOOH + H₂O  H₃O⁺ +HCOO^- (I)

HCOO^- +H₂O  HCOOH +OH^- (II)

Константа равновесия (I) является константой кислотности HCOOH:

k_a (HCOOH) =

Если C(HCOOH) и C(HCOO^-) достаточно велики то происходит подавление диссоциации кислоты. Тогда можно считать, что [HCOOH]=C(HCOOH) и [HCOO^-]=C(HCOO^-) и автопротолиз подавлен и можно его не учитывать. Подставляя эти значения в выражения для k_а(HCOOH), получаем k_а(HCOOH)= ,

[H⁺]=k_а(HCOOH)

.

В общем случае .

В ТЭ вся кислота оттитрована, и pH раствора определяется наличием сопряженного основания (другими источниками ОН^- - ионов можно пренебречь).

В растворе слабого основания устанавливается равновесие:

B + H₂O  BH⁺ + OH^-.

Если основание диссоциировано мало (<5%) , то можно считать основание единственным источником появления ОН^- и полагать, что [BH⁺]=[OH^-] и [B]=C(B). Тогда

, где k_b(B) – константа основности.

[OH^-]²=k_b(B)C(B).

Подставляя , получим ,

,

.

Поскольку при титровании количество получившегося основания равно исходному количеству кислоты, пренебрегая изменением объёма, можно считать, что объём титранта равен объёму кислоты, т. е. с_В=с₀.

После ТЭ основным источником ОН^--ионов будет добавленное сильное основание.

Концентрация ионов Н⁺ в растворе воды сильного основания:

[OH^-] = C(B) + [H⁺],

без учёта автопротолиза (C(B) > 10^-6M)

[OH^-] = C(B)

pOH = -lg[OH^-]= -lgC(B)

pOH = pC(B)

т.к. [H⁺] [OH^-] = k_w, то

pH = pk_w – pC(B)

С учётом автопротолиза воды (C(B) < 10^-6M)

[OH^-] = C(B) +[H⁺] =

после преобразования [ОН^-]² – C(B)[OH^-] – k_w = 0.

[OH^-] = или

[H⁺] =

pH=-lg[Η⁺]

2.2.Выбор индикатора.

Для точного установления ТЭ в кислотно-основных методах необходимо выбрать индикатор с показателем титрования (рТ), равным рН в ТЭ: pT=pH_TЭ.

В зависимости от свойств титрируемого вещества возможно отклонение от этого равенства.

рН в ТЭ HCOOH = 9,0. Поэтому при титровании лучше всего подходит индикатор фенолфталеин с рТ=9.